Studie: Erste Eukaryoten besiedelten vor 1,75 Milliarden Jahren sauerstoffreiche Meeresböden

Sedimentologische Hinweise zeigen zudem, dass diese Organismen nicht frei im offenen Ozean schwebten. Sie lebten vielmehr in flachen marinen Lebensräumen alter Binnenmeere, etwa in Schlickflächen oder direkt im Sediment des Meeresbodens.

Wie Forscher die Sauerstoffumgebung rekonstruieren

Die Wissenschaftler kombinierten mehrere unabhängige Hinweise, um die damaligen Umweltbedingungen zu rekonstruieren:

• Verteilung der Fossilien: Die Mikrofossilien konzentrieren sich in Sedimenten, die eindeutig mit Lebensräumen am Meeresboden verbunden sind. Das spricht dafür, dass die Organismen im oder auf dem Sediment lebten.
• Sedimentologische Analyse: Die Gesteine entstanden in flachen Küsten- und Gezeitenzonen, nicht in tiefen Ozeanen.
• Geochemische Signaturen: Chemische Spuren in den Sedimenten weisen darauf hin, dass diese Lebensräume lokal Sauerstoff enthielten, obwohl große Teile des tiefen Ozeans im Proterozoikum weiterhin sauerstoffarm waren.

Zusammen ergeben diese Befunde das Bild von frühen Eukaryoten als bodenlebende Organismen in sauerstoffhaltigen Nischen der damaligen Meere.

Hinweise auf frühe Mitochondrien

Dass diese Organismen in sauerstoffreichen Umgebungen lebten, hat wichtige Konsequenzen für ihr Stoffwechselsystem. Viele Forschende interpretieren dies als Hinweis darauf, dass sie bereits aeroben Stoffwechsel betrieben.

Das wiederum legt nahe, dass sie Mitochondrien oder mitochondrienähnliche Energiesysteme besaßen – Zellorganellen, die Sauerstoff nutzen, um Energie effizient zu erzeugen.

Alle heutigen Eukaryoten stammen von Vorfahren ab, die Mitochondrien besitzen. Die neuen Ergebnisse stützen daher die Idee, dass diese Organellen sehr früh in der Evolution komplexer Zellen entstanden und entscheidend für ihre energetischen Fähigkeiten waren.

Warum komplexes Leben lange selten blieb

Obwohl Eukaryoten bereits vor etwa 1,7 bis 1,8 Milliarden Jahren existierten, dominierten sie die Ökosysteme noch lange nicht. Über hunderte Millionen Jahre hinweg blieb die Biosphäre der Erde überwiegend von prokaryotischen Mikroben geprägt.

Ein wichtiger Grund dürfte die damalige Umwelt gewesen sein. Zwar hatte sich bereits Sauerstoff in der Atmosphäre angesammelt, doch große Teile der Tiefsee waren weiterhin sauerstoffarm oder völlig anoxisch.

Dadurch waren Organismen, die auf Sauerstoff angewiesen waren, wahrscheinlich auf relativ kleine Bereiche beschränkt – etwa flache Küstenzonen oder Meeresböden mit lokalem Sauerstoffangebot.

Ein entscheidender Schritt zur modernen Biosphäre

Die australischen Fossilien zeigen eine Übergangsphase der Erdgeschichte: Komplexe Zellen existierten bereits, aber die Umwelt bot ihnen noch nicht überall geeignete Bedingungen.

Erst als sich sauerstoffreiche Meeresbereiche später stärker ausbreiteten, konnten Eukaryoten ihre Lebensräume erweitern – vom Meeresboden in die Wassersäule und schließlich in vielfältige marine Ökosysteme.

Diese Entwicklung ebnete den Weg für die Ausbreitung von Algen, mehrzelligen Organismen und letztlich auch Tieren – zentrale Schritte in der langfristigen Evolution der komplexen Biosphäre unseres Planeten.